环境中抗生素抗性基因丰度与抗生素和重金属含量的相关性分析:基于Web of Science数据库检索

抗生素和重金属是两种重要的环境污染物和耐药性选择压力源,但低含量水平下其对环境微生物种群耐药性水平的影响尚不明确.本文全面检索了截至2020年1月1日发表在Web of Science数据库中同时监测了抗生素抗性基因（ARGs）丰度、抗生素含量或重金属含量的研究文献,提取相关数据,利用统计回归方法调查环境介质中3个参数的相关关系.结果表明,除废水外,地表水、沉积物和土壤等环境介质中,即使在非常低的抗生素含量水平下,抗生素选择压力也会对ARGs丰度的增加产生显著的统计效应（P<0.05）.不同类别抗生素对耐药基因表现出不同程度的选择和富集作用.重金属含量以及抗生素含量和重金属含量的交互作用对ARGs的传播也具有显著影响（P<0.05）.水相和固相环境样本的多变量统计回归模型的最终R²分别为0.482和0.707,比单变量回归的R²更高,能更好地解释ARGs丰度的差异,但环境中还存在其他可能影响ARGs丰度的因素.本文的研究结果可为环境中抗生素耐药性风险评估及传播控制提供支撑.     

北京清河水体及水生生物体内抗生素污染特征

利用高效液相色谱和串联质谱联用的方法,分析了北京市清河水体和水生生物体内4类抗生素含量水平及污染特征. 结果表明:清河水体中QNs(喹诺酮类)和MCs(大环内酯类)抗生素是主要污染物质,ρ(∑QNs)和ρ(∑MCs)的平均值分别为2238.9和814.9ng/L;在检测的5种大型水生植物体内,QNs和TCs(四环素类)抗生素是主要污染物质,w(∑QNs)和w(∑TCs)的平均值分别为945.3和389.2μg/kg;在鱼类和软体动物体内,QNs和SAs(磺胺类)抗生素是主要污染物质,w(∑QNs)和w(∑SAs)的平均值分别为3213.9和653.5μg/kg. 抗生素对清河水生态系统的环境风险评价结果表明,OFL(氧氟沙星)、CIP(环丙沙星)和NOR(诺氟沙星)对藻类和水生植物的HQs(危害系数)均大于1,说明在清河水体中这3种抗生素对藻类和水生植物存在环境风险. 研究表明,清河水环境存在一定程度的抗生素污染,其中QNs抗生素的HQs较高,其环境风险不容忽视.      

Occurrence, spatial distribution and ecological risks of antibiotics in soil in urban agglomeration

Antibiotics in soil environment are regarded as emerging pollutants and have introduced increasing risks to soil ecosystem and human health in rapid urbanization areas. Identifying the occurrence and spatial variability of antibiotics in soils is an urgent issue in sustaining soil security. In this study, antibiotics in soils were investigated and analyzed in Beijing-Tianjin-Hebei urban agglomeration. The occurrence, spatial distribution, and related affecting factors of antibiotics in soils were identified and ecological risks of antibiotics in soil environment were assessed. Results showed that (1) The mean concentration of soil antibiotics in Beijing-Tianjin-Hebei urban agglomeration was 21.79 µg/kg. Land use substantially affected the occurrence and concentration of antibiotics in soils. Concentrations of antibiotics in cropland and orchard soils were 2-3 times higher than the other land use types. (2) The concentrations of antibiotics in soils in Beijing-Tianjin-Hebei urban agglomeration presented a spatial pattern of high values in southeast, and low values in northwest. Spatial variability of antibiotics in soils was closely related to the application of organic fertilizer and wastewater irrigation as well as topographical features. Furthermore, soil properties and land management policy had substantial influences on soil antibiotics, and soil heavy metals may aggravate the accumulation of antibiotics in soils. (3) Ecological risks assessment of antibiotics in soils demonstrated that erythromycin (ERY), sulfamethoxazole (SMX), and doxycycline (DOX) may introduce high risks to soil ecosystem health, and more attention should be paid to the areas with intensive human activities that had potential high risk to soil ecosystem health. This study suggests that scientific land and soil management should be considered to prevent soil antibiotic pollution and sustain soil security in urban agglomeration.     

村镇水土环境中抗生素的污染特征及来源解析

采用固相萃取-高效液相色谱-串联质谱法（SPE-HPLC-MS/MS）测定并分析了辽宁省岫岩县3个典型村镇水土环境中6类34种抗生素的污染水平和分布特征.结果表明,6类抗生素在3个村镇水土环境中部分或全部检出.地表水中34种抗生素总体残留浓度为（0.287~40.675） ng/L,人类活动和村镇畜禽养殖会导致水体中抗生素残留浓度偏高;土壤环境中34种抗生素总体残留浓度为（0.630~115.363） ng/g,不同土地使用类型下抗生素残留浓度规律为：畜禽养殖区>农业种植区>居民居住区>矿业开发区,畜禽粪便是土壤中抗生素污染的主要来源.此外,水土环境中抗生素的残留浓度与多种环境因子相关性明显.     

抗生素在地下环境中的淋溶迁移能力分析

文章在总结归类环境中抗生素的基础上,按物理化学以及药物性质对抗生素进行分类,筛选出含列于EPA中的优先控制污染物,计算各种抗生素的地下水污染指数GUS值并估算各类抗生素的淋溶迁移性。同时,结合水文地质条件,总结出地下环境中影响抗生素淋溶迁移及污染地下水的影响因素。结果显示,在总结出18类196种抗生素(除复合类药物之外)中,可计算地下水污染指数GUS值的抗生素133种,含列于EPA优先控制污染物的抗生素有97种;具有高淋溶迁移性的抗生素有123种,占所有抗生素的62.76%。土壤溶液中抗生素浓度和抗生素本身物理化学性质以及土壤类型、土壤pH值、有机质含量、植物覆盖情况等场地水文地质条件是影响抗生素淋溶迁移的重要影响因素。     

农业环境中抗生素风险评估的研究进展

抗生素在畜牧、种植及水产养殖等农业领域广泛应用,且大量抗生素未经代谢就进入环境,因此明确其对生态环境和人类健康的影响至关重要.通过系统综述抗生素风险评估方法的相关研究.结果表明,生态环境风险主要通过风险商法（RQ）评估,预测无影响浓度（PNECs）是生态环境风险评估的重要指标,但其取值尚存在争议;健康风险的评估方法为危害商法（HQ）,抗生素暴露途径和毒理学阈值的选取是评估的关键.目前两类评估方法均缺乏对复合污染的研究,且未考虑抗生素代谢产物潜在的风险.进一步地分析表明,水环境和粪/肥/土壤环境中抗生素的生态风险普遍存在,粪/肥还田均会影响水土环境,土地利用类型与高风险抗生素种类有关;PNECs的取值受所选受试物种、实验条件、计算方法和土壤类型等影响;通过饮食摄入抗生素引起的健康风险极微,但沿海地区通过食用海鲜引起的健康风险不容忽视;农业环境中的喹诺酮类抗生素生态风险和健康风险均相对较高.基于抗生素在农业中的使用量及相关环境中的残留浓度和毒性,研究提出了农业环境中需要优先控制的抗生素清单,总结了抗生素风险评估存在的主要问题,可为农业环境中抗生素的风险评估优化和污染防治提供支撑.     

抗生素抗性基因(ARGs)——一种新型环境污染物

抗生素的环境污染与生态毒性近年来引起了日益广泛的关注.水产养殖和畜牧业抗生素长期滥用的直接后果,很可能诱导动物体内抗生素抗性基因,经排泄后将对养殖区域及其周边环境造成潜在基因污染.抗性基因还极有可能在环境中传播、扩散.对公共健康和食品、饮用水安全构成威胁.为此,提出了将抗生素抗性基因作为一类新型环境污染物,对该类污染物在环境中的来源、潜在的传播途径以及国内外相关研究进展进行综述,指出了当前形势下我国开展环境中抗生素抗性基因污染研究的必要性,建议尽快从国家层面上系统进行抗生素抗性基因的环境污染机理与控制对策研究.     

近岸养殖区抗生素的海洋环境效应研究进展

介绍了养殖中常用的抗生素及其在海洋环境中的持久性,并对抗生素使用对海洋环境所带来的不利影响,如对沉积物中有益微生物的活性抑制、对生源要素的生物地球化学循环的影响、以及长期使用抗生素引起病原生物的抗药性增强和水生生物体药物残留等问题进行了综述。对上述问题的探讨将有助于弄清抗生素在使用过程中对环境的影响,改善养殖环境质量,降低抗生素使用对环境的危害及对人类的影响。     

辽河流域地表水中典型抗生素污染特征及生态风险评估

利用固相萃取和高效液相色谱-质谱相串联法检测分析辽河流域地表水中5类典型抗生素的污染特征并评估其生态风险.结果表明,辽河流域地表水中抗生素平均浓度大环内酯类最高201.88 ng·L~(-1);其次是喹诺酮类124.27 ng·L~(-1),甲氧苄氨嘧啶113.40 ng·L~(-1),磺胺类93.93 ng·L~(-1),四环素类最低仅为24.37 ng·L~(-1);大辽河水系抗生素污染水平要高于辽河水系;来源解析结果显示人用抗生素所占比例最高为49.1%.抗生素甲氧苄胺嘧啶和脱水红霉素生态风险较高,新民市、沈阳市和鞍山市为流域内抗生素的高风险区域,风险评估结果表明辽河流域地表水已存在一定的生态风险,应引起足够的重视并控制其危害.     

Metabolic responses of indigenous bacteria in chicken faeces and maggots to multiple antibiotics via heavy water labeled single-cell Raman spectroscopy

The use of maggots derived from chicken faeces as fish diets might serve as a vehicle for the widespread of multiple antibiotic resistant bacteria(ARB) in the environment. Heavy water labeled single-cell Raman spectroscopy(D 2 O-Raman) was applied to detect the metabolic responses of indigenous bacteria in chicken faeces and maggots to different concentrations of combined colistin, kanamycin, and vancomycin. By incubating the samples with D 2 O and antibiotics, metabolically active bacterial cel...     

污水生物处理中抗生素的去除机制及影响因素

环境中的抗生素污染日益严重,其诱导产生的抗生素抗性成为人类健康的重大威胁.通过对世界多地污水处理厂进、出水中抗生素浓度水平的文献调研汇总,发现当前的污水处理工艺不能实现抗生素的有效去除.吸附和生物降解是污水中抗生素的主要去除途径,因此本文深入地分析了吸附的作用机制和不同种类抗生素吸附程度的差异;从生物降解性能、降解菌和降解产物等方面分析抗生素在污水生物处理过程中的生物降解作用;分析讨论了水力停留时间、污泥停留时间、温度和工艺选型(传统活性污泥法、膜生物反应器和生物脱氮工艺)等污水生物处理工艺的运行条件对吸附和生物降解途径的影响,进而解析对抗生素去除效果的影响.菌群组成、生长基质供应情况和微污染物共存情况等因素对污水生物处理中抗生素迁移转化的影响需要更深入地研究.     

Fate of tetracyclines in swine manure of three selected swine farms in China

Veterinary antibiotics can enter the environment due to the common practice of land application of manure from treated animals. The environmental fate of tetracyclines in swine manure after composting and field application remains largely unknown. This study analyzed the concentrations of tetracyclines in manure, manure-based compost and compost amended soil in selected swine farms from Beijing, Jiaxing and Putian, China to determine the dilution effects of antibiotics when released into the soil environment. The results demonstrate that residues of antibiotics were detected in all samples and chlortetracycline as well as its degradation products should be regarded critically concerning their potential ecotoxicity. Application of manure-based compost to soil could reduce the possible risk posed by antibiotic contamination, but the trigger value of 100 μupg/kg was still exceeded in soil samples (776.1 μupg/kg dw) from Putian City after application of compost. Field studies such as the present one can help to improve the routine administration of antibiotic-containing composted manure.     

农用地土壤抗生素组成特征与积累规律

选取我国北部典型农副产品生产基地,利用HPLC-MS/MS测定土样中四环素类（tetracycline antibiotics,TCs）、大环内脂类（macrolide antibiotics,MLs）以及磺胺类（sulfonamide antibiotics,SAs）共10种抗生素的残留含量,研究不同种类抗生素的组成及空间分布,并对其分布特征与距养殖场、公路、河流间距离的关系,以及不同种植模式、不同土壤性质对抗生素组成与积累规律的影响进行初步探讨.结果表明,研究区土壤抗生素含量值处于较低水平,但检出率较高,总量的检出率高达100%.研究区土壤抗生素的主要成分为TCs,约占总量的94%,不同抗生素的变异系数较大.区内土壤抗生素的空间分布及积累规律受人类活动强度的影响,其中抗生素含量与距养殖场距离呈显著负相关（P<0.05）;距河流50 m内的样点3类抗生素的检出率均达100%;不同种植模式下抗生素含量的积累规律为：果园 > 菜地 > 菜果混种地,且桃园及露天菜地中抗生素的来源、含量与核桃园、大棚菜地及菜果混种地块有明显区别.研究选用土壤pH、有机质（SOM）,阳离子交换量（CEC）、总氮（TN）、有效磷（AP）、速效钾（AK）表征土壤性质,通过冗余分析显示,土壤pH、SOM、CEC、AP、AK这5种土壤特性对抗生素含量的影响较大,其中AK的影响强度最大,TN的影响则相对较弱.研究认为区内土壤抗生素的组成与积累程度受人类活动及土壤性质的共同作用.     

升金湖水体优先污染物筛选与风险评价

为保护升金湖国家自然保护区湿地的生态环境,以7大类168种人类化学品为靶向分析目标物,研究其在升金湖水体中的赋存水平及空间分布特征（O）、综合化合物持久性（P）和生物积累性（B）等毒害性评价指标以及生态风险（E）和人体健康风险（H）等毒性参数,采用综合评分法筛选识别升金湖水体优先污染物,构建升金湖水体优控清单,评价升金湖优先污染物水环境生态及健康风险.结果表明,升金湖水体7大类化合物[挥发性有机物（VOCs）、多环芳烃（PAHs）、有机氯农药（OCPs）、多氯联苯（PCBs）、邻-苯二甲酸酯（PAEs）、抗生素（ANTs）以及金属元素（HMs）]污染普遍,其中上湖污染负荷高于中湖和下湖,呈现坝前蓄积现象.以污染物类别计,综合评分法优先污染物筛选结果显示升金湖水体检出化学品优先级顺序为：PAEs > OCPs > HMs > PCBs > PAHs > VOCs > ANTs.高优先级污染物清单中综合得分最高的10种化合物包括：邻-苯二甲酸二乙基己酯（DEMP）、邻-苯二甲酸二环己酯（DCHP）、PCB138、邻-苯二甲酸二正辛酯（DOP）、邻-苯二甲酸二壬酯（DNP）、七氯（HC）、p,p''-滴滴涕（DDT）、钡（Ba）、环氧七氯（HCE）和邻-苯二甲酸二己酯（DHP）.升金湖水体优先污染物生态风险商（RQ）为4.3~15.9,具有较高的生态风险,且上湖区风险高于中、下湖区.人体暴露健康风险评价表明,HMs的非致癌风险最大（风险指数HI>1）,其次为PAEs和OCPs,优先污染物通过饮水和皮肤接触途径暴露对人体健康产生的致癌风险（人体终生致癌风险ILCR<10^-6）可以忽略.本研究优化基于环境监测数据建立的优先污染物综合评分法,全面考虑了化学品毒害特性、生态及人体健康暴露风险（OPBEH）,为开展广泛的湖泊流域水环境优先污染物筛选提供统一的方法学指导,并为建立相应湖泊流域优控清单,制定优先污染物排放和管控标准提供科学依据.     

典型城郊土地利用格局对水体抗生素的影响研究

阐明城郊地区土地利用格局对水环境中抗生素的影响,对维持城乡共生体水土安全和保障人居环境健康有重要意义.本研究基于典型城郊流域的定位监测,比较了不同等级子流域水体抗生素的组成、浓度和分布特征,探讨了土地利用格局对水体抗生素的影响.结果表明,研究区水体中抗生素浓度为1.126~54.236 ng·L^-1,不同等级子流域水体抗生素的种类和浓度有较大的差异.子流域土地利用结构与水体抗生素的种类和浓度密切相关,由主坐标分析（PCoA）可知,具有相似土地利用结构的子流域水体抗生素组成和浓度具有相似性.相关分析表明,子流域中城镇、农田和林地的面积比例与水体中四环素类抗生素（TCs）的浓度密切相关,而园地面积比例与水体中磺胺类抗生素（SAs）的浓度关系密切.耦合景观格局分析表明,水体抗生素总浓度与香农多样性指数（SHDI）和蔓延度指数（CONTAG）呈显著相关性（p<0.05）;四环素类抗生素与边界密度（ED）、香农多样性指数、均匀度指数（SHEI）、蔓延度指数和聚集度指数（AI）呈显著相关性（p<0.05）.通过构建逐步回归模型进一步表明,水体抗生素的浓度与园地、林地面积和香农多样性指数关系密切.研究结果表明受人类活动干扰程度大、景观破碎化较为严重的区域水体抗生素的浓度较高.     

两种介体物质在漆酶降解磺胺类抗生素中的作用

通过比较两种介体物质丁香醛(SA)和1-羟基苯并三氮唑(HBT)对漆酶降解5种典型磺胺类抗生素的影响,考察了介体的起始浓度、pH值、反应温度、漆酶起始浓度等因子的影响,得到介体SA对漆酶催化降解磺胺类抗生素的效果更好.在漆酶+SA反应体系中,反应体系pH值为5~6,反应温度为30℃,SA起始浓度为0.5mmol/L,漆酶起始浓度为0.5mg/mL时,漆酶对5种磺胺类抗生素的降解效果最佳,降解去除率在15min时达到75%左右,1h内均达到97%以上. 本研究表明,适当的介体物质可大大提升漆酶对磺胺类抗生素的降解效果.漆酶在介体物质的作用下对抗生素类污染物的生态净化具有良好的应用潜力.     

松花江哈尔滨段及阿什河抗生素的分布规律与生态风险评估

利用固相萃取、高效液相色谱-质谱串联法检测分析松花江流域哈尔滨段及支流阿什河中磺胺类、氟喹诺酮类和大环内酯类这3类10种抗生素分布规律,分析了抗生素浓度与水质指标的相关性,并评估其生态风险.结果表明,10种抗生素中在松花江哈尔滨城区入境断面仅检测到6种抗生素并且检测浓度相对较低,但在出境断面检测出 9种抗生素仅磺胺甲嘧...     

抗生素在紫色土地表径流和地下渗流中的迁移

以川中丘陵区典型石灰性紫色土为对象,在生态养鸡果园管理模式下,探究不同种类粪源抗生素在连续自然降雨事件下随土壤水文过程的迁移浓度、通量及其对降雨的动态响应规律。结果表明,在蓄满产流机制下,连续强降雨导致地表径流和地下渗流中的抗生素浓度急剧增加。降雨过程中,抗生素浓度对降雨强度有明显响应,浓度峰与雨强峰一一对应,地下渗流的响应峰存在15~30min滞后。磺胺类抗生素在地表径流和地下渗流中的平均浓度分别高达1.22,4.07μg/L。在优先流作用下,吸附性较强的喹诺酮类和四环素类抗生素即使在降雨初期也能在地下渗流中被检出。地下渗流也是研究区紫色土中抗生素迁移的重要路径,其迁移总通量比地表径流高2个数量级。此外,鸡粪处理下抗生素迁移浓度和通量显著高于对照,表明粪源基质对污染物具有辅助运移作用。pH值和胶体浓度是主要影响因素,在降雨过程中的变化可引起抗生素形态及其与胶体结合作用改变。相关分析表明,胶体浓度与抗生素都呈正相关,pH值与磺胺类、四环素类抗生素和泰乐菌素呈显著正相关,而与氟苯尼考和喹诺酮类抗生素负相关。     

典型规模化养猪场废水中兽用抗生素污染特征与去除效率研究

采用固相萃取结合高效液相色谱/串联质谱方法,对苕溪流域某规模化养猪场排放的典型废水进行兽用抗生素污染检测.结果表明,废水中四环素、土霉素、金霉素和强力霉素等4种四环素类抗生素污染最为严重,最高单体污染浓度可达13.65×103ng·L-1.磺胺嘧啶、磺胺甲唑和磺胺二甲嘧啶等3种磺胺类物质也有一定的检出量,但以磺胺二甲嘧啶较为突出,最高检出量为675.4ng·L-1.氧氟沙星以及红霉素和罗红霉素等喹诺酮和大环内酯类抗生素除了原水有较低的检出量,其它废水均未检出.厌氧消化废水处理系统对废水中高浓度的抗生素具有明显的去除效果,但对低浓度的抗生素去除率较低.与欧盟水环境抗生素阈值(10ng·L-1)相比,排放水中的抗生素污染浓度对周边地表水环境的污染风险仍需要引起重视.通过饲料摄入途径估算养猪场排泄物抗生素含量,并与实测值比较,结果表明,饲料摄入并不是该养猪场兽用抗生素利用的主要方式,可能存在其它用药途径,需要在今后的畜禽养殖兽用抗生素的污染调查、风险估算和消减工艺研发中引起重视.     

渤海湾海河大沽口表层沉积物中重金属的污染特点

采用U．S．EPA-3051方法测定了渤海湾海河大沽口表层沉积物中Cd、Pb、Zn、As、Cr、Mn、Ni和Cu等8种重金属元素的含量,并分析其污染水平及分布特点。结果表明,Cu和As是大沽口表层沉积物中主要的污染元素,其含量均高于渤海湾环境背景值,其它重金属元素含量与环境背景值相当,但所测元素均未超过海洋沉积物质量标准（GB18668—2002）第三类限定值。Cu的最大值65．57mg／kg出现在B10点,高于环境背景值2．5倍,Pb和Cd的含量在B6点也高于环境背景值,表明河口地区或靠近海岸的沉积物更容易受到来自陆源污染物的影响。